WebGL 理论基础 二维平移

在学习三维之前让我们先看一看二维，还请见谅。这个主题对有些人来说可能过于简单，但还是准备在几篇文章中加以阐述。

此文上接WebGL 基础概念，没读的建议先看那里。

平移就是普通意义的“移动”物体。用第一篇文章中的代码，你可以改变传递给 setRectangle() 的值，移动矩形的位置。这里有个例子基于前一个例子。

首先我们来定义一些变量存储矩形的平移，宽，高和颜色。

var translation = [0, 0];
var width = 100;
var height = 30;
var color = [Math.random(), Math.random(), Math.random(), 1];

然后定义一个方法重绘所有东西，我们可以在更新变换之后调用这个方法。

// 绘制场景
  function drawScene() {
    webglUtils.resizeCanvasToDisplaySize(gl.canvas);
    // 告诉WebGL如何从裁剪空间对应到像素
    gl.viewport(0, 0, gl.canvas.width, gl.canvas.height);
    // 清空画布
    gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
    // 使用我们的程序
    gl.useProgram(program);
    // 启用属性
    gl.enableVertexAttribArray(positionLocation);
    // 绑定位置缓冲
    gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer);
    // 设置矩形参数
    setRectangle(gl, translation[0], translation[1], width, height);
    // 告诉属性怎么从positionBuffer中读取数据 (ARRAY_BUFFER)
    var size = 2;          // 每次迭代运行提取两个单位数据
    var type = gl.FLOAT;   // 每个单位的数据类型是32位浮点型
    var normalize = false; // 不需要归一化数据
    var stride = 0;        // 0 = 移动单位数量 * 每个单位占用内存（sizeof(type)）
    var offset = 0;        // 从缓冲起始位置开始读取
    gl.vertexAttribPointer(
        positionLocation, size, type, normalize, stride, offset)
    // 设置分辨率
    gl.uniform2f(resolutionLocation, gl.canvas.width, gl.canvas.height);
    // 设置颜色
    gl.uniform4fv(colorLocation, color);
    // 绘制矩形
    var primitiveType = gl.TRIANGLES;
    var offset = 0;
    var count = 6;
    gl.drawArrays(primitiveType, offset, count);
  }

在下方的例子中，我添加了一对滑块，当它们值改变时会更新translation[0] 和 translation[1] 并且调用drawScene方法。拖动滑块来平移矩形。

CodePen 地址

到目前为止还不错！但是想象一下如果对一个更复杂的图形做类似操作怎么办。

假设我们想绘制一个由六个三角形组成的 ‘F’ ，像这样


接着当前的代码我们需要修改 setRectangle()，像这样

// 在缓冲存储构成 'F' 的值
function setGeometry(gl, x, y) {
  var width = 100;
  var height = 150;
  var thickness = 30;
  gl.bufferData(
      gl.ARRAY_BUFFER,
      new Float32Array([
          // 左竖
          x, y,
          x + thickness, y,
          x, y + height,
          x, y + height,
          x + thickness, y,
          x + thickness, y + height,
          // 上横
          x + thickness, y,
          x + width, y,
          x + thickness, y + thickness,
          x + thickness, y + thickness,
          x + width, y,
          x + width, y + thickness,
          // 中横
          x + thickness, y + thickness * 2,
          x + width * 2 / 3, y + thickness * 2,
          x + thickness, y + thickness * 3,
          x + thickness, y + thickness * 3,
          x + width * 2 / 3, y + thickness * 2,
          x + width * 2 / 3, y + thickness * 3,
      ]),
      gl.STATIC_DRAW);
}

你可能发现这样做可能并不好，如果我们想绘制一个含有成百上千个线条的几何图形，将会有很复杂的代码。最重要的是，每次绘制 JavaScript 都要更新所有点。

这里有个简单的方式，上传几何体然后在着色器中进行平移。

这是新的着色器

attribute vec2 a_position;
uniform vec2 u_resolution;
uniform vec2 u_translation;
void main() {
   // 加上平移量
   vec2 position = a_position + u_translation;
   // 从像素坐标转换到 0.0 到 1.0
   vec2 zeroToOne = position / u_resolution;
   ...
</code></pre><div>重构一下代码，首先我们只需要设置一次几何体。</div>
<pre data-syntax=""><code>// 在缓冲存储构成 'F' 的值
function setGeometry(gl) {
  gl.bufferData(
      gl.ARRAY_BUFFER,
      new Float32Array([
          // 左竖
          0, 0,
          30, 0,
          0, 150,
          0, 150,
          30, 0,
          30, 150,
          // 上横
          30, 0,
          100, 0,
          30, 30,
          30, 30,
          100, 0,
          100, 30,
          // 中横
          30, 60,
          67, 60,
          30, 90,
          30, 90,
          67, 60,
          67, 90,
      ]),
      gl.STATIC_DRAW);
}
</code></pre>

然后我们只需要在绘制前更新u_translation为期望的平移量。

...
  var translationLocation = gl.getUniformLocation(
             program, "u_translation");
  ...
  // 创建一个存放位置信息的缓冲
  var positionBuffer = gl.createBuffer();
  // 绑定到 ARRAY_BUFFER (简单的理解为 ARRAY_BUFFER = positionBuffer)
  gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, positionBuffer);
  // 将几何数据存到缓冲
  setGeometry(gl);
  ...
  // 绘制场景
  function drawScene() {
    ...
    // 设置平移
    gl.uniform2fv(translationLocation, translation);
    // 绘制矩形
    var primitiveType = gl.TRIANGLES;
    var offset = 0;
    var count = 18;
    gl.drawArrays(primitiveType, offset, count);
  }

注意到setGeometry只调用了一次，它不在drawScene内部了。

CodePen 地址

现在当我们绘制时，WebGL几乎做了所有事情，我们做的仅仅是设置平移然后让它绘制，即使我们的几何体有成千上万个点，主要的代码还是保持不变。你可以对比上方例子中使用 JavaScript 更新所有点的情况。

我希望这个例子不会过于简单，请继续阅读，我们会用更好的方式实现平移。下一篇将介绍二维旋转。

本文转自 https://zhuanlan.zhihu.com/p/54341191，如有侵权，请联系删除。